分析中壓配電網小電流接地系統單相接地故障智能選線

史迪康

摘 ?要：對于中壓配電網（3千伏至66千伏），為促使其供電更為穩定，在中壓電網中一般都會選取“小電流接地方式”。在出現單相接地故障的情況下，短時間內、精準地開展選線，防止事故嚴重化，促使電力系統更加可靠與安全，這顯得是非常關鍵的。針對故障選線原理與方式，實行總結、探析與對比，歸納出還需處理的問題，同時給出相關的結論，以期能為有關人士提供參考。

關鍵詞：中壓配電網;單相接地;選線方式;小電流

引言：通過應用小電流接地系統，促使電力系統的優勢得到了充分體現，可為行業的進步起到較大的促進作用。實際上在具體應用中，往往會形成單相接地故障，這有礙于系統的正常運轉。因此，為了確保系統能夠更好運行，需要選擇行之有效的故障選線方式，在科學選線的基礎上，盡可能減小系統損失，同時切實提高了修復率，在確保系統工作質量的同時，也促使其更加可靠與安全。

1.研究背景

現如今在中壓配電網（3千伏至66千伏）中，一般都會選擇小電流接地方式，其中包含著多種方式，比如中性點不接地。在出現單相接地故障時，因為電流并不大，同時線路電壓的高低沒有發生變化，根據規程規定，電網能夠再工作兩個小時左右，促使供電變得更為可靠。事實上，伴隨線路的應用，再加上饋線的變多，若配電網長期帶病工作，會造成故障擴大化，致使整個系統過電壓，從而影響到電力裝置，引起其不能順利工作，降低系統運轉的可靠性，因此，需要短時間內、有效地找到故障，同時進行切除。

根據相關研究得知，小電流接地故障出現的幾率較大，以單相接地故障來看，大概占到其十分之七。因為故障信號并不大，特別是選擇諧振接地方式，會進一步使信號變弱，造成不易進行故障選線，故而關于故障選線問題，長時間未獲得完美處理，對此相關人員開展了很多的研究。提出了很多的故障選線方法，比如穩態以及暫態方法。本文總結了一些有關的故障選線方式，探究了它們的不足以及優勢，選線原理以及應用條件，歸納了相關的優化措施，同時展望了今后選線技術。

2.小電流接地系統介紹

通常情況下，也被稱為中性點不接地系統，在出現單相接地故障時，則難以產生電流回路。與電流負荷進行對比，接地短路電流是非常小的，這即為該系統名稱的由來，正是由于其電流電力偏小，所以在大部分電力系統中，都普及了該系統，同時根據有關調查表明，低于110千伏的電力系統，基本上都運用了小電流接地系統[1]。顯而易見，國內電力事業發展過程中，它為不可缺少的部分。

3.中壓配電網小電流接地系統單相接地故障智能選線探析

該系統存在著電流較小的特征，基于這一優勢，在電網方面使得其有著一定的地位，得到了較好的推廣，不過在具體應用中還有著一定的不足，所以，在將來的發展中，需要不斷實行改進，持續處理所出現的問題。基于中壓配電網，對于怎樣更好進行故障選線，本文主要從以下方面進行探析，即：穩態選線方法、暫態選線方法、其他故障選線方法（包含模型參數辨別方式、人工智能以及信息組合方式），旨在能為有關人士提供借鑒。

3.1穩態選線方法

1）零序電流幅值對比。根據零序電流大小差異來開展故障選線，事實上，在中性點諧振接地的情況下，因為消弧線圈所形成的電流，能夠發揮補償的效果，零序電流差不多相等，因此難以通過該方式開展故障選線[2]。

2）零序電流方向法。根據電流流向相反來開展故障選線，實際上，在中性點諧振接地的情況下，在利用過補償時，零序電流流向一樣，特別針對間歇性接地故障，電流波形有著突出的畸變，造成難以有效計算相角，因此，難以精準開展故障選線。

3）零序有功分量法。將有功電流分量進行相加，即是零序有功分量，因為僅通過故障線路，故而，根據電流幅值差異來開展選線。事實上，在形成的有功分量并不大，再加上極有可能被不平衡電流所干擾，需要在相同時間內獲得電壓信號，難以有效檢測，難以確保其穩定性。

4）五次諧波幅值法。通常情況下，在異常電流中存在著很多的諧波信號，尤其是五次諧波，因為所形成的感性電流并不大，故而用不著考慮。該信號在線路的幅值、大小差異，利用對比比幅以及比相等方式能夠開展故障選線。實際上，因為該信號含量并不大，在出現電弧情況時，可靠性不理想，可能被多種因素所干擾，比如諧波源。采用多次諧波平衡方式，也難以完全處理諧波信號不大的問題。

5）零序導納法。根據支路獲取零序電流以及電壓，對零序電導進行計算，通過對導納分布象限的對比，從而來開展故障選線，結合零序導納分布，導納處在第2、3象限，同時正常相的處于第1象限，據此來進行選線。采取這一方式，可以確保準確性，事實上，若出現間接性接地故障，該方式就難以有效選線。

6）負序電流法。當出現小電流接地故障的情況下，從分布上來看，負序以及零序電流是差不多的，同時負序電流較大，因此針對負序電流，對其方向以及大小進行對比，據此來進行故障選線。事實上，在獲取上有著較大的困難，同時線路處于正常工作狀態，一般也會有著很多的負序電流，因此，這一方法選線穩定性不理想，難以確保精準度，不被經常使用。

3.2暫態選線方法

1）暫態零序能量法。對暫態零序能量進行積分，對比其大小以及極性，據此來進行故障選線。實際上，有功分量的比例并不大，尤其為金屬性接地時，難以確保精準性[3]。2）首半波法。在出現該類故障時，根據相位相反這一特點，對故障線路進行識別，實際上，就暫態電流而言，其幅值并不大，同時極有可能被諧波所影響，因此，利用這一方式來進行故障選線，可靠性并不理想，同時精準性相對較低。3）小波分析法。現如今，該方式被推廣于故障選線，通過對小波的使用，來對故障信號進行變換，從而獲取模極大值，按照其極性以及幅值，對故障線路進行識別。因為暫態特性并不簡單，尤其是頻率成分以及衰減特點，極有可能被故障條件所干擾。

3.3其他故障選線方法

1）模型參數辨別方式。針對配電網，為其制定饋線等值模型，根據數據對模型參數進行求解，在電網出現故障的情況下，利用參數吻合來開展選線。2）人工智能方式。現如今在智能算法中，常常會選擇神經網絡，其按照映射進行判斷。另外，就模糊控制而言，它結合輸入信號，通過當下判據來開展選線，按照模糊理論，進而可以獲取隸屬度函數，然后利用信息獲得故障線路。3）信息融合法。伴隨電網的持續進步，使得電網故障變得更加復雜，單一判斷難以保證對全部種類的故障進行有效判斷。通過對小波技術的使用，來對暫態信息進行采集，其中存在著很多的暫態頻譜信息，可以促使故障檢測更加靈敏，實際上，抗干擾能力較弱，極有可能出現誤判，所以，借助穩態故障檢測，進一步來彌補這一不足，通過結合穩態以及暫態選線判斷根據，有效辨別故障線路，獲得綜合判據來開展選線。

結論：對于小電流接地穩態，因為這一方式被諸多因素所干擾，比如消弧線圈、檢測設備準確性，所以選線精準度以及穩定性較為糟糕，難以保證保護裝置可以精準動作。通過暫態選線，即便可以彌補穩態選線的不足，實際上，極有可能被諸多因素所影響，也就是故障類別以及時刻等。即便小波變換以及人工智能，二者結合了數學處理方式，從理論層面上來看，可以促使故障選線更為精準，事實上，具體效果還需要深入檢驗。

參考文獻：

[1]李童. 配電網小電流接地系統單相接地故障選線的研究[D].西安工程大學，2021.

[2]王銀杰. 中壓配電網小電流接地系統單相接地故障智能選線研究[D].中國礦業大學，2020.

[3]范斌. 配電網小電流接地系統單相接地故障定位方法研究[D].湖北工業大學，2019.